(57)【要約】【課題】ポリエステル樹脂のリサイクル材を用いてポリエステル樹脂の性質をそこなうことなく複合材を提供する。【解決手段】ポリエステル樹脂及びポリエチレン、ポリプロピレンなどの他の熱可塑性樹脂を混合して射出成形された複合材であって、該ポリエステル樹脂が成形体を粉砕して得たリサイクル材であり、該ポリエステル樹脂は溶融されず、好ましくは、ポリエステル樹脂のガラス転移点温度以上で、該他の熱可塑性樹脂がマトリックス材として溶融状態で成形されてなる複合材。天然パルプを主成分とする粉砕物を３０質量％以下含み得る複合材。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリエステル樹脂及び他の熱可塑性樹脂を混合して成形された複合材であって、該ポリエステル樹脂が成形体を粉砕して得たリサイクル材であり、該ポリエステル樹脂は溶融されず、該他の熱可塑性樹脂がマトリックス材として溶融状態で成形されてなる複合材。
【請求項２】
ポリエステル樹脂が粉砕されたペットボトルリサイクル材である請求項１記載の複合材。
【請求項３】
ポリエステル樹脂が粉砕されたラミネート紙リサイクル材である請求項１記載の複合材。
【請求項４】
天然パルプを主成分とする粉砕物を３０質量％以下含む請求項１、２または３記載の複合材。
【請求項５】
リサイクル材からなるポリエステル樹脂、及び他の熱可塑性樹脂を混合して溶融状態で成形する複合材の製造方法において、該ポリエステル樹脂のガラス転移点温度以上、溶融温度未満、且つ、該他の熱可塑性樹脂の溶融温度以上の温度範囲で成形することを特徴とする複合材の製造方法。
【請求項６】
ポリエステル樹脂及び他の熱可塑性樹脂を予め粉砕混合して成形することを特徴とする請求項５記載の複合材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリエステル樹脂のリサイクル材を用いた複合材及びその製造方法に関する。更に詳しくは、リサイクル前のポリエステル樹脂の性能を損なうことなく、有効にポリエステル樹脂を他の熱可塑性樹脂と混合することによって、バージン素材を用いた複合材と同様の性能を有し、外観においても優れた装飾性に富んだ複合材を提供し、その製造方法においても効率よく製造できる製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
リサイクル材を含む樹脂成形複合材料は、個々の材料の性質の違いにより、材料同士に相溶性がないと複合材の強度が出ないことがあり、時にはひび割れを惹起することがある。成形条件が樹脂の性質に適合しない場合は、強化繊維を入れるなどして、強度を補うが、強化繊維を入れることによる問題も新たに発生する。
【０００３】
また、廃ポリエチレン、廃ポリプロピレン等産業廃棄物及び一般廃棄物中から回収される熱可塑性プラスチックを架橋剤の存在下で放射線処理するか、あるいは放射線処理後架橋剤で処理した熱可塑性廃プラスチックからなる成形物が開示されるが、材料面、装置面から高コストになる（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、不飽和ポリエステル樹脂廃棄物をグリコールを用いて分解することによってグリコール類原料を得る工程を備える、不飽和ポリエステル樹脂廃棄物の再利用法があるが、原料物質に戻せば戻すほど、エネルギーコストがかさみ、経済上不利である（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
ポリエステル樹脂を溶融押し出しすることにより、ポリエステル樹脂をリサイクルする際、ポリエステル樹脂に吸着している水分によって、押出し機内の溶融状態のポリエステル樹脂が加水分解してしまい押出し機のバレル内を汚したり、ポリエステル樹脂の本来の性能が再現できない場合がある。
【０００６】
一方、地球環境の観点から、社会的な要請として、廃棄物の単なる焼却処理の困難さから、容器・包装リサイクル法が制定され、産業界の対応が急がれている。
しかしながら、上述の如く、加工条件が難かしかったり、リサイクルされた材質が目標とする性能が出なかったり、高コストになったり、目的用途に適合しなかったり、品質上また、生産上効率よくリサイクルができないのが現状である。
【特許文献１】特開平８−２３８６２０号公報
【特許文献２】特開平８−２２５６３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、リサイクル前のポリエステル樹脂の有する性質を損なうことなく、有効にポリエステル樹脂を他の熱可塑性樹脂と混合して、バージン素材を用いた複合材と同様の強度性能を有し、しかも外観においても装飾性のある溶融成形複合材及びその製造方法において低コストで効率よく製造する方法を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を鋭意検討した結果、以下の構成により、本願発明を達成することができた。
【０００９】
即ち、第１の発明は、ポリエステル樹脂及び他の熱可塑性樹脂を混合して成形された複合材であって、該ポリエステル樹脂が成形体を粉砕して得たリサイクル材であり、該ポリエステル樹脂は溶融されず、該他の熱可塑性樹脂がマトリックス材として溶融状態で成形されてなる複合材の発明である。
第２の発明は、第１の発明において、ポリエステル樹脂が粉砕されたペットボトルリサイクル材である複合材によって好ましく達成される。
第３の発明は、第１の発明において、ポリエステル樹脂が粉砕されたラミネート紙リサイクル材である複合材によって好ましく達成される。
第４の発明は、第１、第２または第３の発明において、天然パルプを主成分とする粉砕物を３０質量％以下含む複合材によって有効に達成される。
第５の発明は、ポリエステル樹脂及び他の熱可塑性樹脂を混合して溶融状態で成形する複合材の製造方法において、ポリエステル樹脂のガラス転移点温度以上、溶融温度未満、且つ、該他の熱可塑性樹脂の溶融温度以上の温度の範囲で成形することを特徴とする複合材の製造方法の発明である。
第６の発明は、第５の発明において、ポリエステル樹脂及び他の熱可塑性樹脂を予め粉砕混合して成形することを特徴とする複合材の製造方法によって好ましく達成される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の複合材は、リサイクル前のポリエステル樹脂の有する材質を損なうことなく、有効にポリエステル樹脂のリサイクル材を他の熱可塑性樹脂と混合して、バージン素材を用いた場合の複合材と同様、パレット用途などに耐えうる強度性能を有し、しかも外観においても装飾性を有する複合材を提供することができるので、プラスチックプレート用途にも用いられる。また、製造方法においても効率良く製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の複合材及びその製造方法について詳細に説明する。
本発明で用いるポリエステル樹脂は、リサイクル材であって、ペットボトル、ポリエステルフイルム、磁気テープ、ポリエステル樹脂ケース、トレイ、ラミネート積層体、袋など、更には、不織布、織物、紐などに用いられた繊維に使用されたポリエステル樹脂の成形体を回収したものが用いられる。これらのポリエステル樹脂を細片に粉砕して、他の熱可塑性樹脂と共に用いる。
ポリエステル樹脂の成形体の中には、スーパーや自動販売機で多量に販売されているペットボトルのリサイクル材が有効に利用できる。
【００１２】
また、本発明においてリサイクル材として使用される成形体の中には、繊維から構成されるシートをポリエステル樹脂でラミネート加工したラミネート紙も含まれる。例えば、感熱孔版用紙の端材などをリサイクル材とした場合、ラミネート加工したポリエステルラミネート薄層がマトリックスの中で分散して、表面に成形時の樹脂の流れが現れて装飾性のある複合材が形成される。
【００１３】
本発明において、ポリエステル樹脂と混合して用いられる他の熱可塑性樹脂としては、ポリエステル樹脂に対してマトリックスとなる熱可塑性樹脂であれば、特に限定されない。例えば、天然または合成のゴム、ＡＢＳ樹脂、膠、ポリアクリレート、エチレン酢酸ビニルコポリマーおよびそのけん化物、ポリカーボネート、ポリエチレン、ポリプロピレン、クロルスルホン化ポリエチレン、ポリイミドアミド樹脂、ナイロン樹脂、ポリウレタン樹脂などを用いることができる。これらの樹脂はマトリックスとなるために、溶融温度がポリエステル樹脂の溶融温度より低いことが必要である。好ましくは、ポリエステル樹脂がガラス転移点温度以上、且つ、溶融温度以下で成形されることが好ましいことから、他の熱可塑性樹脂はかかる温度範囲で熱分解しない樹脂であることが好ましい。
【００１４】
特に、好ましく用いられる熱可塑性樹脂としては、汎用性の観点から、ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロンなどが有効に用いられる。ポリエチレンの溶融温度は１０７℃〜１４０℃の範囲にあり、この溶融温度域は、ＰＥＴ樹脂のガラス転移点温度の６７〜８１℃より高く、ＰＥＴ樹脂の溶融温度２４８℃〜２６０℃より低いので、溶融温度が１０８℃の低密度ポリエチレンを用いて溶融温度２４８℃のポリエステル樹脂と混合して複合材を成形する場合は、１０８℃以上２４８℃未満の温度条件で成形機を用いて溶融成形することによって、本発明の複合材を好ましく達成することができる。
また、ポリプロピレン樹脂においては、溶融温度が１６０℃〜１７０℃であるので、溶融温度１６０℃のポリプロピレン樹脂を用いた場合１６０℃以上２４８℃未満の温度条件で成形機を用いて溶融成形することによって、本発明の複合材を好ましく達成することができる。溶融温度２２５℃のナイロン６樹脂を用いた場合２２５℃以上２４８℃未満の温度条件で成形機を用いて溶融成形することによって、本発明の複合材を好ましく達成することができる。ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂またはナイロン及びこれらを混合した熱可塑性樹脂は効率的な加工性の観点から本願発明に適う代表的な熱可塑性樹脂である。
【００１５】
本願発明の熱可塑性樹脂は、固体状態のポリエステル樹脂の間を埋めるマトリックスの作用をする。熱可塑性樹脂だけでは、強度が出ない所、固体のポリエステル樹脂が配合されているので、特に繊維状ポリエステル樹脂が配合されると補強材の作用を果たし、強度が発現する。
発明における製造方法において、ポリエステル樹脂はガラス転移点温度以上で成形されるので、他の溶融状態にある熱可塑性樹脂とより強い接着力を得ることができる。
【００１６】
本願発明の複合材には、本発明の原理を損なわない範囲で、必要により、他の添加剤を含有してもよい。例えば、場合によっては粘着剤などもよく、天然、または合成のゴム、ラテックス、ポリ酢酸ビニル、ポリアクリレート、シアノアクリレート、エチレン酢酸ビニルコポリマー、クロルスルホン化ポリエチレンなどのホットメルト系の接着剤が添加されてもよい。また、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウムなどの脂肪酸金属塩、ステアリン酸アミド、ベヘン酸アミドなどの脂肪酸アミド、またはワックス類などの滑剤をはじめ、、発泡剤、発泡防止剤、増粘剤、帯電防止剤、増量剤、シランカップリン剤、チタンカップリン剤、可塑剤、着色剤等の変性助剤を併用することも有効である。その他、本願発明に添加し得るものは無機性、有機性を問わない。蛋白質、澱粉、膠等の動植物系、ポリビニルアルコール、尿素樹脂、メラミン樹脂、ポリウレタン、エポキシ、フェノール樹脂、レゾルシン樹脂、尿素−ホルマリンフィラー、セルロースフィラー等の合成樹脂系、ガラス、石膏、セメントガラスフレーク、炭素繊維、ケイソウ土、タルク、カオリン、焼成カオリン、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化チタン、酸化亜鉛、天然シリカ、合成シリカ、水酸化アルミニウム等の無機物も添加することができる。また、金属、金属化合物、合金、金属繊維、鉱物等を使用することもできる。
本発明においては、これらに限定するものではないが、著しく非固着性のものは本発明の目的を著しく阻害する場合は適宜使用を避けるべきことは云うまでもない。また、本発明はリサイクルすることによって環境に負荷を掛けないことを前提条件にするので、塩化ビニル等の塩素を含む樹脂は避ける方が好ましい。
【００１７】
本発明におけるポリエステル樹脂は、溶融押出機により混練して溶融成形する前段においてポリエステル樹脂成形体を粉砕したものを用いるのであるが、粉砕に当たっては、例えば、細片に切断粉砕すると同時にハイシェアがかかって延伸されてもよい。その場合は、粉砕の際、多少軟化状態で延伸されることが好ましい。ただし、マトリックスとなる他の熱可塑性樹脂と共に成形する際は固体状態が維持され、ガラス転移点以上に維持されていることが好ましい。
ポリエステル樹脂と他の熱可塑性樹脂が溶融押機に入る前に、均質になるよう、予め粗く粉砕したポリエステル樹脂及び他の熱可塑性樹脂を同時に粉砕混合し、高速攪拌を伴う粉砕にかけられる様に細かくすることが更に好ましい。
ポリエステル樹脂の配合量は、目的に応じて、調整し得る。また、リサイクル材の形状によっても配合量を調整することが好ましい。例えば、ポリエステル樹脂がカット繊維である場合、流動性により、射出ができない状態にならない範囲で行う必要があり、マトリックス材の選定により９５質量％までは配合し得る。ポリエステル樹脂が他の熱可塑性樹脂と同様の形状であれば、ポリエステル樹脂に対して他の熱可塑性樹脂がマトリックスとなり易いので、９８質量％まで配合し得る。下限については複合材の目的用途に応じ特に制限はないが、複合材に対して２０質量％以上配合されることがポリエステル樹脂の配合効果が出て好ましい。
【００１８】
また、前記したように本発明におけるポリエステル樹脂はシートをポリエステルでラミネート加工したラミネート紙からも供給され得る。例えば、ポリエステルフイルムをラミネート加工した雑誌の表紙、袋など、感熱孔版原紙などが挙げられるが、そのラミネート層が２０μｍ以下の場合は、フイルム状ポリエステル樹脂にシェアがかかり、成形の中で樹脂の流れが反映して、表面に模様が現れ、装飾性が発現するので、外観が重視されるプレート用途などに好適である。例えば、１０μｍ以下のポリエステル樹脂ラミネート薄層を設けた感熱孔版用紙の端材をリサイクル材とした場合、ポリエステルラミネート薄層がラミネート層を支持している繊維及びマトリックス構成する溶融樹脂とともにマトリックス材中に分散し、装飾性のある複合材が形成され、表面の外観を重視するプレートなどには有意である。
本発明において好ましく用いられる感熱孔版印刷用原紙は、通常孔版印刷用原紙を製造する方法により、ポリエステル系樹脂フィルムと多孔性支持体とを貼り合わせたもので、多孔性支持体としては、多孔性薄葉紙、多孔質の合成繊維抄造紙、各種織布、不織布などを挙げることができる。
【００１９】
多孔性薄葉紙としては、こうぞ、みつまた、マニラ麻、亜麻などの天然繊維、レーヨン、ビニロン、ポリエステルなどの化学構造の単独あるいは適当な割合で混合したものが用いられる。特に坪量６〜１２g／ｍ2、密度０．２〜０．４g／ｍ2、透気度１．５〜４秒／９６枚（測定はいずれもＪＩＳ法による）の特性をもつ多孔性薄葉紙が好ましい。
【００２０】
該ポリエステルフィルムの厚さは１０μｍ以下が好ましく、１〜６μｍがより好ましい。また該フィルムは、通常、２軸延伸フィルムが用いられ、縦方向および横方向の延伸率が共に１５０〜２５０％のものが好ましく用いられる。
【００２１】
本発明で好ましく用いられるポリエステル樹脂は、酸成分として、テレフタル酸及びその異性体、誘導体、脂肪族ジカルボン酸、次にグリコール成分としてエチルグリコール、トリメチレングリコール酸、テトラメチレングリコール、ヘキサメチレングリコール、脂肪族飽和環状グリコール類、シクロヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール及びシクロヘキサンジアルキルオール類等より選ばれるグリコール成分を重合するものであり、実質非晶質を含む重合体がこれ等の組合せより選ばれれば良い。
【００２２】
本発明における複合材における熱可塑性樹脂成分としては、天然パルプを主体とする紙基材に本願発明でいう他の熱可塑性樹脂をラミネートしたラミネート紙からも供し得る。例えば、ポリプロピレンをラミネート加工した印刷用紙、ポリオレフィン樹脂被覆した写真用支持体などの画像材料用支持体が挙げられる。その場合、紙成分の配合量は、複合材に対して複合材が所期の目的を達成できる範囲で含有せしめることができる。複合材の強度の観点から好ましくは３０質量％以下が好ましい。
また、紙質それ自体も本発明に供し得る材料であり、印刷用紙やコピー紙、シュレッダーにかかった紙、磁性粉末を塗布した磁気記録材料、交通機関の切符、回数券、定期券、高速道路通行券等に使用した古紙も紙成分として、使用でき、好ましくは、複合材に対して、３０質量％までは配合し得る。
これら本発明の複合材に配合されるポリエステル樹脂、その他の熱可塑性樹脂、必要により配合され得る紙その他の添加材は、各々成形体製造時に発生する端材、ブローク、成形体を使用した後のリサイクル材などを用いることができる。
【００２３】
これらの樹脂その他のカッティングができる添加物は、溶融成形可能な形まで、高速回転刃で微細にカッティングされる。大きさは目的とする複合材によるが、好ましくは、０．０５ｍｍ〜２０ｍｍの範囲にあることが好ましい。
【００２４】
かくして得られた本発明における粉砕物は、射出成形で賦形可能な方法で複合材となる。好ましくは、スクリュウ型溶融押出し機で混合溶融され、いったん射出成形用のピストンシリンダーに蓄えられてから、高圧で鋳型に射出成形される。また、大型の肉厚のものは溶融押出機から溶融状態でプレート状に凹型の上に複合材を押出し、凸型の鋳型と凹型の鋳型によって真空下でプレスされることも可能である。
本発明の複合材は、ベンチやポーチの構造材料、植木鉢、ゴミ箱など公共用あるいは家庭用途の他、荷置き、運搬用のパレット、帯状、短冊状、波板状などプラスチックプレート、パイプその他多様の産業用途に利用することができる。特にプラスチック包装、容器リサイクル法の遵守からプラスチック包装、容器を製造する産業の社会倫理としてこれら複合材を積極的に好ましく使用され得る。
【実施例】
【００２５】
以下、実施例により本発明を詳しく説明するが、本発明の内容は実施例に限られるものではない。尚、以下の％及び部は全て質量換算である。
【００２６】
実施例１〜３
果実液、お茶及び清涼飲料用のペットボトルを回転片刃を有する高速回転切断機で長径の平均径２ｍｍの細片にカッティングした。一方、自動車部品のポリプロピレン、１８リットル容器のポリエチレンを破砕し、続いて上記回転片刃を有する高速回転切断機で長径の平均径３ｍｍの細片にカッティングした。これらを表１に記載の配合割合で一軸スクリュウ型溶融押出し機を用いて表１記載の溶融温度で混合溶融し、一旦、射出成形用の１００リットル容のピストンシリンダーに蓄えられてから、高圧で鋳型に射出成形し、パレット及びプレートの複合材を製造した。
【００２７】
実施例４
ポリエチレン及びポリプロピレンを電気機器の端材をリサイクル材とする６ナイロンに替え、表１記載の条件で、それ以外は、実施例１と同様に行った。
【００２８】
実施例５
配合されるポリエステル樹脂成分を感熱孔版印刷用原紙のリサイクル材によるものに替え、表１記載の条件で、それ以外は実施例１と同様にして行った。表１中、配合されている紙２０部は感熱孔版印刷用原紙に用いられたパルプ成分であり、それ以外の材料はポリプロピレンに組み込まれている。
【００２９】
実施例６
紙基質の両面をポリエチレン樹脂で被覆した写真用支持体を配合し、表１に記載の条件で、それ以外は、実施例１と同様に行った。表１中、配合されている紙２０部は写真用支持体に用いられたパルプ成分であり、ポリエチレン被覆樹脂はポリエチレンに組み込まれている。
【００３０】
実施例７
上質古紙を表１に記載の条件で、それ以外は、実施例１と同様に行った。
【００３１】
実施例８
ポリエステル樹脂及び他の熱可塑性樹脂を予め粉砕することなく、直接混合と同時に粉砕して射出成形し、それ以外は、実施例１と同様に行った。
【００３２】
比較例１
実施例１で用いたポリエチレン樹脂だけで、それ以外は、実施例１と同様に行った。
【００３３】
比較例２
実施例１で用いたポリエステル樹脂だけで温度を変えて、それ以外は、実施例１と同様に行った。
【００３４】
比較例３
実施例１で用いた配合で表１中に記載の溶融温度に変え、それ以外は、実施例１と同様に行った。
【００３５】
［強度］
重さ４ｋｇの球体に直径１ｃｍ、高さ５ｍｍの円柱突起を有する重りを１ｍの高さから落下させ、突起部の落下した部分の表面の変化、パレット全体の変化を調べ、強度の評価とした。
【００３６】
［加工性］
寸法安定性、射出成形性を評価した。
【００３７】
［装飾性］
複合材の表面の外観を評価し、表面に模様の出たものを装飾性のあるものとした。
【００３８】
【表１】
2005336217.tif 000002
【００３９】
＜結果評価＞
実施例及び比較例から以下のことを理解することができる。
表１に示す通り、実施例１〜４は、強度、加工性とも良好である。実施例５は感熱孔版印刷用原紙を配合した結果、ポリエステル樹脂のラミネート薄層が溶融樹脂の流れが複合材の表面に模様となって現れ、装飾性を有する。実施例６, ７において、実施例６は、ポリエチレン樹脂被覆写真用支持体を配合することにより、紙成分が２０部入っても紙質が疎水性であるため、実施例７の上質古紙を同量配合したものより強度及び加工性が樹脂配合の複合材に類似する。上質古紙を用いた場合も本発明の目的とする複合材として使用し得る。
比較例１は、ポリエチレン樹脂だけで成形した結果、ポリエチレン樹脂の柔らかさによるたわみが出て、耐屈曲強度に問題が現れる。
比較例２は、ポリエステル樹脂だけで成形した結果、ポリエステル樹脂の熱劣化による衝撃に対するもろさが現れる。また寸法安定性に乏しい。
比較例３は、ポリエステル樹脂、ポリプロピレン樹脂及びポリエチレン樹脂を実施例１と同量の配合で、ポリエステル樹脂の溶融温度以上の温度で成形した結果、比較例２と同様の現象が現れ、強度に脆さが現れ、加工性も悪化する。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明の複合材及びその製造方法は、ベンチやポーチの構造材料、植木鉢など家庭用途の他、荷置き、運搬用のパレット、帯状、短冊状、波板状などプラスチックプレート、パイプその他多様の産業用途に利用することができる。特にプラスチック包装、容器リサイクル法の遵守からプラスチック包装、容器を製造する産業の社会倫理としてこれら複合材を積極的に好ましく使用され得る。